Infrastruktur för forskning och utveckling av fusionsreaktorer

Infrastruktur: Infrastruktur för forskning och utveckling av fusionsreaktorer
Projekttitel: Infrastructure for research and development of fusion reactors
Huvudsökande: Göran Ericsson​, avdelningen för tillämpad kärnfysik
Finansiär: Forskningsinfrastrukturer av nationellt intresse från Vetenskapsrådet

Den europeiska fusionsforskningen syftar till att utveckla en ny typ av kärnreaktor som tar tillvara den energi som frigörs vid sammanslagning (fusion) av lätta atomkärnor. Bränslet i reaktorn är isotoper av grundämnet väte, och de produkter som bildas är helium samt en neutron. Fusionsenergin har förutsättningar att i framtiden bli en storskalig, uthållig och miljövänlig energikälla som kan bidra till världens elenergibehov.

Utvecklingen av fusionsenergi stöds genom EU:s forskningsprogram ”Horizon 2020”. Arbetet baseras på en ”vägkarta” (Roadmap) som siktar mot en demonstrationsanläggning, DEMO, vilken ska leverera el från fusionsenergi till elnätet före 2050. Kungliga Vetenskapsakademins energiutskott har i sin utredning om framtida energikällor slagit fast att fusion kan bli ett viktigt komplement till förnybara energikällor och de anser att det krävs en kraftfull fortsatt svensk satsning på fusionsforskning. Vetenskapsrådet har i sin ”Guide till infrastrukturerna” identifierat flera av de experimentanläggningar som ingår i den internationella och europeiska fusionsforskningen som relevanta ur ett svenskt perspektiv. Ännu återstår dock mycket arbete för att få en elproducerande fusionsreaktor.

Den viktigaste infrastrukturen i EU:s ”vägkarta” är forskningsreaktorn ITER som nu byggs i södra Frankrike. Anläggningen är för närvarande (2017) under uppbyggnad och den beräknas stå klar för användning i mitten av 2020-talet. ITER planeras ge en fusionseffekt på 500 MW, med ett energiöverskott på minst en faktor 10. ITER ska också utgöra basen för utvecklingen av DEMO och framtida kommersiella fusionsreaktorer. ITER är ett stort internationellt samarbetsprojekt, där sju länder och regioner ingår, däribland EU. De länder som deltar representerar över hälften av världens befolkning. Som värd för ITER kommer Europa att stå för cirka hälften av kostnaden, mycket i form av levererad utrustning. Europas kostnad för ITER betalas från EU:s ramprogram, och därigenom medverkar också Sverige till finansieringen av projektet. För att förbereda användningen av ITER och byggandet av DEMO avsätts också pengar inom EU för ett kompletterande forsknings- och utvecklingsprogram. Detta program stöds inom Horizon 2020 genom ett forskningsbidrag till ett konsortium (EUROfusion) av europeiska forskningsinstitutioner, däribland den svenska fusionsforskningsenheten (Research Unit, RU), företrädd av VR.

Svensk fusionsforskningen bedrivs vid Uppsala universitet, KTH, Chalmers och Studsvik AB. Som medlemmar i EUROfusion får svenska fusionsforskare tillgång till de avancerade anläggningar som drivs i europeisk regi, t ex dagens största fusionsexperiment JET (UK), men även andra experimentreaktorer (MAST, ASDEX, TCV). Man får också tillgång till de ekonomiska stödsystem som upprättats inom EUROfusion. Svenska RU har en viktig roll i det europeiska samarbetet och är ledande inom flera fält relevanta för ITER och framtida reaktorer. Det gäller t ex utveckling av plasmauppvärmningsmetoder och diagnostik, modellering av fusionsprocesserna, studier av växelverkan mellan fusionsplasmat och omgivande material, styrning av fusionsreaktorn samt grundläggande teori. Att Sverige har en stark ställning inom europeisk fusion visas också av det stora deltagandet av svenska forskare i verksamheten vid JET och de andra experimentreaktorerna. Fram till starten av ITER kommer JET att vara den största och mest betydelsefulla europeiska experimentanläggningen inom fusion.

Den strategi som beskrivs i denna ansökan syftar till att svenska fusionsforskare ska få tillgång till ITER när experimentfasen startar 2025. För att detta ska bli möjligt krävs att Sverige under den pågående uppbyggnaden av infrastrukturen aktivt medverkar i arbetet med konstruktionen och i förberedelser för drift av ITER. Detta kan ske dels direkt, genom medverkan i utvecklings- och konstruktionsarbetet för specifika delsystem för ITER, dels genom verksamhet vid de befintliga europeiska fusionsanläggningarna som t.ex. JET, vilka är helt fokuserade på förberedelser för ITER. Denna ansökan avser lägga grunden för ett sådant deltagande. De infrastrukturaspekter som berörs är t ex administration av den svenska RU, deltagande i projektledning, administration av deltagandet i experimentkampanjer på JET och andra maskiner, drift och underhåll av diagnostik- och materialprovningssystem, integrering av mjukvara, användaravgifter och bidrag för drift och utveckling av vissa experimentella faciliteter.